Что такое коэффициент заполнения (duty cycle)?
Коэффициент заполнения (англ. duty cycle) — это доля одного полного периода, в течение которой сигнал или система находятся в активном состоянии (ВКЛ), выраженная в процентах. Это ключевой параметр для широтно-импульсной модуляции (ШИМ), прямоугольных сигналов (меандра), импульсных источников питания, управления двигателями, лазеров и любых импульсных сигналов. Коэффициент заполнения 50 % означает, что сигнал включён ровно половину каждого периода. В русскоязычной технике часто используют также обратную величину — скважность, равную отношению периода к длительности импульса.
Как пользоваться калькулятором
Введите длительность импульса (сколько времени сигнал держится на уровне HIGH в одном цикле) и полный период (длительность одного цикла целиком). Обе величины должны быть в одних и тех же единицах — в этом калькуляторе используются секунды. Калькулятор выдаёт коэффициент заполнения в процентах, время паузы (OFF) и частоту сигнала.
Разбор формулы
Коэффициент заполнения вычисляется так:
$$\text{Коэффициент заполнения (\%)} = \frac{\text{Длительность импульса}}{\text{Полный период}} \times 100$$
Время паузы — это просто период минус длительность импульса, а частота равна величине, обратной периоду (\(f = 1 \div T\)).
Пример расчёта
Предположим, у ШИМ-сигнала длительность импульса составляет 2 секунды при полном периоде 10 секунд. Коэффициент заполнения равен $$(2 \div 10) \times 100 = \mathbf{20\,\%}$$ Время паузы — \(10 - 2 = 8\) секунд, а частота — \(1 \div 10 = 0{,}1\) Гц.
Частые вопросы
Можно ли использовать миллисекунды или микросекунды? Да — если длительность импульса и период заданы в одних и тех же единицах, процент коэффициента заполнения будет верным. Учтите, что значение частоты рассчитывается в предположении, что период указан в секундах.
Что означает коэффициент заполнения 100 %? Сигнал постоянно включён и никогда не выключается. Коэффициент заполнения 0 % означает, что сигнал всегда выключен.
Как коэффициент заполнения связан со средним напряжением? Для ШИМ-сигнала, переключающегося между 0 В и Vmax, среднее напряжение равно коэффициент заполнения × Vmax. Именно поэтому ШИМ применяют для регулировки яркости светодиодов и скорости вращения двигателей.
